專利名稱:扁平射流火焰穩(wěn)定方法及其裝置的制作方法
一種用于穩(wěn)定氣相燃料、液霧燃料、固體粉末燃料火焰和強(qiáng)化燃燒的方法和裝置。
目前用于火焰穩(wěn)定的方法及其裝置有三種形式a.旋流火焰穩(wěn)定裝置，它是由一次風(fēng)攜帶燃料經(jīng)旋流器進(jìn)入燃燒室，靠中心形成的高溫回流區(qū)點(diǎn)燃新鮮可燃混合物。其缺點(diǎn)是回流區(qū)較小，穩(wěn)定火焰能力差，而且一次風(fēng)攜帶的燃料不能直接進(jìn)入高溫區(qū)，經(jīng)旋流進(jìn)入燃燒室的燃料甩向壁面，若為固體燃料(如煤粉)則易結(jié)焦，同時(shí)存在旋流片磨損問題。b.鈍體火焰穩(wěn)定器，它是由一次風(fēng)攜帶燃料繞流鈍體，靠鈍體尾部形成的高溫回流區(qū)點(diǎn)燃新鮮可燃混合物。其缺點(diǎn)是回流區(qū)較小，并且燃料不能直接進(jìn)入高溫區(qū)，火焰穩(wěn)定能力較差;而且一次風(fēng)攜帶的燃料會(huì)撞擊鈍體迎風(fēng)面，若燃料為液霧(如油)，則一層油膜會(huì)噴射到鈍體上，燃燒不完全，若燃料為固體燃料(如煤粉)，則固體顆粒撞擊到鈍體上會(huì)滯止沉降，結(jié)果造成燃燒室內(nèi)嚴(yán)重積粉結(jié)焦，此外鈍體也存在磨損問題。c.大速差同向射流火焰穩(wěn)定裝置，見我國(guó)已公告的8500050A號(hào)專利，它是利用高速射流對(duì)一次風(fēng)的引射，使氣體偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大高溫回流區(qū)。它克服了上二種傳統(tǒng)火焰穩(wěn)定方法的不少缺點(diǎn)，但仍存在不足，其缺點(diǎn)是需采用高壓氣體(以便產(chǎn)生高速射流)，這無(wú)疑要在設(shè)備上增加一套高壓氣源和高壓管路系統(tǒng)，同時(shí)由于高壓風(fēng)的限制，因而一次風(fēng)速要受到較大限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種既可以克服旋流、鈍體火焰穩(wěn)定技術(shù)中回流區(qū)小、穩(wěn)定能力差等缺點(diǎn)，又可以克服大速差同向射流火焰穩(wěn)定技術(shù)中必須采用高壓系統(tǒng)及一次風(fēng)速受到較大限制等缺點(diǎn)的火焰穩(wěn)定方法及其裝置。
本發(fā)明的內(nèi)容是在燃燒室內(nèi)射入一空氣燃料混合物組成的扁平射流，利用射流附壁的原理，主要使扁平射流中的氣相物質(zhì)偏向燃燒室指定一側(cè)壁，因此在對(duì)側(cè)產(chǎn)生一個(gè)較大的高溫回流區(qū)。同時(shí)，在這種燃燒過(guò)程中，將有部分燃料由噴口直射高溫回流區(qū)。因此較大的高溫回流區(qū)較容易將射入燃燒室的空氣燃料混合物點(diǎn)燃，使燃燒狀態(tài)保持穩(wěn)定。本發(fā)明所涉及的穩(wěn)定燃燒裝置是在矩形、圓筒形或其它形狀受限空間制成的燃燒室的前端面，安裝一個(gè)狹縫形或其它形狀(如扁橢圓形)的扁平噴口。這一扁平噴口水平安裝在燃燒室前端面，扁平噴口的水平長(zhǎng)度應(yīng)與燃燒室橫截面的水平寬度相等，同時(shí)扁平噴口水平中軸線離燃燒室上邊壁面的距離應(yīng)大于或等于其與燃燒室下邊壁面的距離，即扁平噴口水平安裝于燃燒室前端面的中間位置或中線以下位置。
本發(fā)明的工作原理如下一次風(fēng)攜帶燃料由位于燃燒室前端面的扁平噴口進(jìn)入燃燒室，一次風(fēng)形成的扁平射流由于附壁效應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由于扁平噴口位于燃燒室前端面的中間或中線以下位置，因此扁平射流向下偏轉(zhuǎn)，在燃燒室內(nèi)中上部形成一個(gè)大的回流區(qū)，且可使一次風(fēng)攜帶的液霧或固粉燃料部分射入高溫回流區(qū)，使燃料升溫加快，燃燒穩(wěn)定并大大加強(qiáng)。
本發(fā)明克服了已有技術(shù)中的缺點(diǎn)，在燃燒中能形成較大的回流區(qū)，穩(wěn)定火焰能力強(qiáng)，并能產(chǎn)生較大的湍流脈動(dòng)，利于強(qiáng)化燃燒。特別是使用液霧或固粉燃料時(shí)，燃料有相當(dāng)部分射入高溫回流區(qū)，使燃料升溫加快，燃燒穩(wěn)定并大大加強(qiáng)。且無(wú)磨損，不需高壓裝置，使一次風(fēng)速可以提高，從而更便于應(yīng)用于一些需要火焰穩(wěn)定的設(shè)備上，如應(yīng)用到電站煤粉鍋爐的予燃室或主噴燃器上。
圖1a、是本發(fā)明主體示意圖。
圖1b是說(shuō)明本發(fā)明的流場(chǎng)剖面圖。
圖2為圖1a所示發(fā)明主體實(shí)施的速度剖面圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1a、圖1b、圖2、圖3對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)闡述。圖1a所示發(fā)明主體是由燃燒室〔1〕和扁平噴口〔2〕所組成，噴口〔2〕置于燃燒室〔1〕前端面的中間位置，而且其寬度B′與燃燒室寬度B相等。當(dāng)一次風(fēng)經(jīng)扁平噴口〔2〕進(jìn)入燃燒室〔1〕后，既產(chǎn)生了如圖1b所示的工作情況，由于附壁效應(yīng)，使噴口〔2〕射入的扁平射流附向下壁，形成一正流區(qū)〔6〕，有一附壁點(diǎn)〔7〕，附壁點(diǎn)〔7〕根據(jù)扁平射流速度大小稍有不同。同時(shí)在燃燒室〔1〕中還形成一個(gè)高壓大回流區(qū)〔4〕，一個(gè)低壓小回流區(qū)〔5〕。一次風(fēng)攜帶燃料進(jìn)入燃燒室〔1〕后，處于正流區(qū)〔6〕的新鮮可燃混合物流被一個(gè)很大的回流區(qū)〔4〕回流的高溫燃燒產(chǎn)物點(diǎn)燃，同時(shí)一次風(fēng)噴口〔2〕中輸送的液霧或固體粉末燃料由于其與氣體密度不同，因而將有部分燃料直接進(jìn)入高溫回流區(qū)〔4〕;再則射流由扁平噴口〔2〕射出時(shí)由于速度沿噴口高度變化很大(即
很大)，因而射流卷吸量很大，在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的湍流脈動(dòng)也很強(qiáng)烈。所有這些都對(duì)火焰穩(wěn)定很有利，且可使燃燒大為強(qiáng)化。
圖1a、圖2、圖3介紹了本發(fā)明的二個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例1是圖1a所示發(fā)明主體，圖中燃燒室〔1〕的長(zhǎng)度L＝1000mm，高度H＝196mm，寬度B＝131mm，為一矩形燃燒室。噴口〔2〕位于燃燒室〔1〕前端面中間，為一狹縫，狹縫高H′＝10mm，圖2是圖1a所示發(fā)明主體實(shí)施例的速度剖面圖，圖2(a)為扁平射流速度每秒20米時(shí)的剖面圖，圖2(b)是扁平射流速度每秒40米時(shí)的剖面圖。圖3所示本發(fā)明實(shí)施例2中燃燒室〔1〕長(zhǎng)度L＝1500mm，高度H＝650mm，寬度B＝500mm，也為一矩形燃燒室。噴口〔2〕位于燃燒室〔1〕前端面中間稍偏下位置，其形狀為狹縫形〔見圖3(b)中的2〕或扁橢園形〔見圖3(c)中的2′〕，狹縫高H′＝70mm，扁橢園噴口面積等于狹縫噴口面積(70×500)mm2，由此確定適當(dāng)?shù)臋E圓短軸長(zhǎng)度s。圖3所示實(shí)施例中在燃燒室〔1〕的前端面底部安裝了一個(gè)更窄的二次風(fēng)狹縫噴口〔3〕，其作用是用于附壁射流穩(wěn)定和預(yù)防燃燒室〔1〕底部積灰及補(bǔ)充適當(dāng)?shù)亩物L(fēng)。
本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定火焰強(qiáng)化燃燒的方法和裝置，可用于需要穩(wěn)定火焰的設(shè)備上，特別是鍋爐設(shè)備上，如電站煤粉鍋爐的予燃室和主噴燃器上。
權(quán)利要求
1.一種用于穩(wěn)定火焰燃燒的方法，其特征在于空氣燃料混合物扁平射流進(jìn)入一燃燒室內(nèi)，并附向燃燒室內(nèi)壁的一側(cè)，而在對(duì)側(cè)產(chǎn)生較大回流區(qū)。
2.一種根據(jù)射流附壁效應(yīng)由矩形、圓筒形或其它形狀受限空間和燃料空氣混合物噴口組成的燃燒裝置，其特征在于燃料空氣混合物噴口采用狹縫或其它扁平形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的燃燒裝置，其特征在于燃燒空氣混合物扁平噴口的水平長(zhǎng)度應(yīng)與受限空間橫截面的水平寬度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2和權(quán)利要求
3所述的燃燒裝置，其特征在于扁平噴口水平中軸線與受限空間物上邊壁面的距離應(yīng)大于或等于其與受限空間物下邊壁面的距離。
專利摘要
一種穩(wěn)定火焰和強(qiáng)化燃燒的方法及裝置，它是利用在燃燒室中射入空氣燃料混合扁平射流，并使之附向燃燒室一側(cè)壁面，而在對(duì)側(cè)產(chǎn)生較大高溫回流區(qū)，并使部分燃料直接進(jìn)入高溫回流區(qū)，穩(wěn)定燃燒。燃燒裝置是由矩形、圓筒形或其它形狀的燃燒室和位于燃燒室前端面的扁平噴口所組成。扁平噴口位于前端面的中間或偏下位置，其寬度與燃燒室前端面寬度相等。
文檔編號(hào)F23D17/00GK86106725SQ86106725
公開日1987年4月22日 申請(qǐng)日期1986年12月4日
發(fā)明者衛(wèi)景彬, 王宏宇, 黎軍, 李廣達(dá), 吳承康 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan